寿山石成矿地质条件及成因研究的若干问题讨论

李玉娟，陈润生，杨 仲，林 敏，王永福，赵 峰

(1.福建省地质调查研究院，福建 福州 350013; 2.福州市晋安区中国寿山石馆，福建 福州 350022)

寿山石是中国传统“四大印章石”之一，国内外久负盛名。寿山石研究古已有之，清朝学者高兆所著《观石录》(1)高兆.观石录.清康熙七年(1667年).介绍了寿山石色质和形性的初步辨识方法；毛奇龄《后观石录》(2)毛奇龄.后观石录.清康熙二十六年(1687年).对寿山石的质地、色彩等进行了描述，并提出了寿山石的“三坑”分类法，“以田坑为第一，水坑次之，山坑又次之”，影响至今。民国初期，地质学家梁津著有《闽侯县寿山及月洋冻石矿调查报告》(3)梁津.闽侯县寿山及月洋冻石矿调查报告,1915.，首次从现代科学的视角和方法阐述了寿山石成矿地质条件，初步探讨了寿山石的矿物组成和化学成分，按产地或光泽进行了种类划分(40多种)；李学清[1]通过偏光显微镜下的研究和化学分析，结合原生冻石的地质特点，开创性提出寿山石矿物组成主要是高岭石，还发现有少量的硬水铝石；李岐山在《闽侯县月洋等地印章石矿调查报告及开采计划》(4)李岐山.闽侯县月洋等地印章石矿调查报告及开采计划，1937.重点介绍了月洋、峨嵋、芙蓉等矿区地质特征，并估计Al2O3含量达30%以上的叶蜡石资源储量可达4亿吨，对开采进行了初步规划。

大规模的调查和研究源于20世纪70年代，相关单位开展了区域地质调查及重要矿区叶蜡石矿勘查等工作，相继探明了寿山、峨嵋等大中型叶蜡石矿床，但并未开展工艺级叶蜡石(寿山石)的专门性评价。近30年来，学者们多是借助常规宝石学测试、电子探针、化学分析、扫描电子显微镜及能谱测试、红外光谱、X射线粉末衍射分析、差热分析、拉曼光谱、激光剥蚀等离子质谱、电子顺磁共振等现代测试方法开展其主要品种的矿物学和宝石学特征研究，主要研究其矿物学组成、结构构造及其化学成分，并依此定名和分类。关于这方面的论文较多，基本上查明了寿山矿田的矿物及矿物组合特征，证实了田黄等各类寿山石品种分别由高岭石族(以地开石为主，次为珍珠陶石和高岭石)、叶蜡石(多型)、伊利石等单一、过渡或混合粘土类矿物组成[2-12]；开展了不同品种的矿物学和宝石学特征对比研究[13-26]；有的作者还研究了寿山石的透明度及致色成因等[19，21-22，27-31]；亦有学者对寿山石的一些特征标志，如田黄萝卜纹的矿物组成、成因等进行了专门研究[7，15，32-33]。

有关寿山石成矿的地质条件、矿物组成机理及矿床成因研究工作远逊于矿物学方面的研究，寿山矿田的少数科研工作主要集中于峨嵋叶蜡石矿方面。李迎春[34]对峨嵋叶蜡石矿床地质特征及成矿机制进行探讨；杨泰铭等[35]研究了峨嵋叶蜡石的主要矿石类型及多型特征；杨献忠等[36]研究了寿山叶蜡石矿床中叶蜡石的多型及其转变，对寿山叶蜡石矿床形成的P-T条件进行了探讨；孙旎等[13]对加良山寿山石(芙蓉石)成矿阶段进行了讨论；甘怡绚[7]结合野外地质特征，开展了岩石学、矿物学、地球化学等方面的研究，探讨了寿山石的成因，初步论述了寿山石的成岩成矿作用过程；李玉娟[37]系统比较了四大图章石的地质条件。寿山矿田相对完整系统的研究工作，当推高天钧等[4]总结归纳了寿山石的成矿地质构造背景、矿床地质特征和矿物组成、矿石类型，并探讨了矿床成因机理及找矿前景。但总体而言，对寿山石成矿地质条件及成因研究还不深入，缺少系统、精细次生石英岩化的蚀变矿物组合及空间分带(水平与垂向分带)研究，对寿山石矿物形成机理及矿物间的相互转变还只是处于探讨阶段。

与寿山石成矿有关的地质条件，如地层、构造、火山岩性岩相及火山构造是成矿的决定性因素，火山热液蚀变的次生石英岩矿物组合和分带特征，是寿山石成矿的物质基础和决定不同品种类型空间分布规律的根本原因。作者通过对寿山石调查和研究过程中存在的主要问题进行梳理、归纳和总结，分析成矿控制条件、成因机理，为相关研究工作提供思路，以便更好地提升寿山石文化的科学意义，以及在寿山盆地乃至福建全省晚侏罗-早白垩世火山岩地区寻找寿山石矿取得突破提供指导。

1 成矿地质背景

寿山-峨嵋早白垩世火山喷发盆地(以下简称“寿山盆地”)位于中国东部浙闽粤火山活动带的中部，福安-平和火山喷发带中北段，戴云山巨型环状火山构造东北缘。寿山盆地平面形态呈不规则状，盆地长轴总体呈北东向展布，长约25千米，宽6～18千米不等，总面积约220平方千米(图1)。

图1 福建寿山火山盆地的地质图 [38]Fig.1 Geological map of Shoushan volcanic basin1.早白垩世小溪组第三段、早白垩世小溪组第二段；2.早白垩世小溪组第一段、晚侏罗世-早白垩世南园组；3.早白垩世花岗闪长岩、花岗斑岩脉；4.火山碎屑沉积岩；5.流纹岩、钾长流纹岩；6.球粒钾长流纹岩、流纹质晶屑凝灰熔岩；7.流纹质晶屑熔结凝灰岩、集块火山角砾岩；8.流纹质凝灰岩、流纹质晶屑凝灰岩；9.含角砾、角砾；10.玻屑、火山喷发中心；11.穹状火山、破火山；12.叶蜡石化、黄铁矿化；13.硅化、断层产状；14.寿山品种石产地；15.面理产状、层理产状；16.地质界线；17.断层界线； 18.平行不整合界线；19.岩相界线；20.岩性界线

盆地地层一般认为是早白垩世小溪组，以盆地形式叠置于下伏晚侏罗世南园组火山岩之上，由一套陆相的浅灰、紫红色火山碎屑沉积岩及灰白、浅灰、灰紫色酸性火山岩组成，区内未见其与上覆地层直接接触，总厚度大于1 200米。据岩石组合、地层层序、接触关系、火山喷发-沉积旋回及岩浆演化特点，从下至上进一步划分为火山碎屑沉积岩、酸性火山岩、酸(偏碱)性火山岩等3个岩性段。火山碎屑沉积岩断续出露于寿山盆地的周缘；酸性火山岩分布广泛，是寿山盆地的主体，也是寿山石矿的主要赋矿层位；酸(偏碱)性火山岩分布较局限，出露于盆地内部旗山、黄巢山、双贵山、猫头山等高山顶部。

寿山盆地火山作用强烈，火山岩相发育齐全。1∶5万潘渡幅区域地质调查(5)福建地质调查研究院.1∶5万白沙、潘渡幅区域地质调查报告，2000.，根据火山岩石组合将火山岩相划分为喷发-沉积相、碎屑流堆积相、空落堆积相、涌流堆积相、崩落堆积相、喷溢相、爆溢相、潜火山相及侵出相等。可恢复和圈定Ⅴ级古火山机构27个，其中破火山3个、锥状火山2个、穹状火山3个、火山喷发中心19个。火山喷发物相互叠置，火山机构以镶嵌式或串殊式空间组合样式为主。火山机构进一步组合为峨嵋、贵洋、猫头山、高山、剃刀山、旗山、黄巢山、天牛山、金山顶等火山群。次生石英岩化与火山构造关系密切。

寿山盆地南、北边缘分别为贵安-叶洋、灵峰-点洋北东东向断裂，是更高级的永定-闽江口断裂带的北延部分，具左型走滑性质，控制了寿山盆地形成与演化(盆地的边界断裂)；区域性北西向断裂带，由北东往南西依次为双贵山-台尖山、山仔濑-东雁、寿山-峨嵋、邱里-北峰4条斜贯全区，总体走向为北西320°，倾向北西，近于等距平行分布。北西向断裂控制了盆地内部火山作用分布，火山机构主要分布于断裂的上盘，Ⅴ级古火山机构主要沿北西向呈串殊状产出。其中，山仔濑-东雁、寿山-峨嵋2条北西向断裂尤为重要，寿山-峨嵋断裂由金狮公山、柳坪、虎口-猴柴谭等压(扭)性断层组成，各断层平面呈右行斜列，剖面呈叠瓦状。总体上，区域断裂具有“北东向控盆(寿山盆地)、北西向控岩(火山岩)”的特点。

盆地内部及边缘分布的侵入岩以早白垩世二长花岗岩、正长花岗岩及碱长花岗岩为主，其次为花岗闪长岩、石英二长闪长岩等。

2 矿产特征

寿山盆地是中国东部晚中生代火山岩区重要的非金属矿产分布区，盆地内已发现的具有经济意义的矿产主要有工业用叶蜡石、明矾石及工艺级寿山石(高岭石族多型矿物地开石、珍珠陶石、高岭石及叶蜡石、伊利石，工艺级以下统称寿山石)等。工业级叶蜡石规模最大，峨嵋和寿山矿区累计查明资源储量1 248万吨，均达到大型矿床规模；明矾石与叶蜡石共伴生产出，主要见于峨嵋和寿山叶蜡石矿区，合计查明资源储量51.5万吨。

已开采和查明的寿山石资源缺乏准确统计数据。历经千余年开采，初步估计资源量在数万至十数万吨间。寿山石按产出状态和位置、质地和颜色等划分，品种繁多，不下百余种，目前流行的传统分类命名复杂，但也正是其魅力和文化意涵之所在；寿山石按照矿物组成进行分类相对简单，高天均等[4]将其分为地开石型、地开石-叶蜡石型和叶蜡石型；汤德平等[39]按代表性产地及矿物，将寿山石分为田黄石类、高山石类、芙蓉石类和汶洋石类，高山石类以高岭石族矿物(地开石、珍珠陶石和高岭石)为主要矿物，芙蓉石类以叶蜡石为主，汶洋石类以伊利石为主，田黄石类则是寿山石经过搬运埋藏的产物。寿山石成矿与分布(位态)与火山作用关系较密切，作者按照空间位置、受火山构造(机构)控制或影响的分布范围(面积)及矿石矿物组成等矿床学一般划分原则，将区内已有的寿山石矿床(区)进行概略划分(表1)，现有按产地命名的寿山石矿部分只是某个矿床的一部分(矿段或矿体)。

表1 寿山矿田主要矿床(区)划分简表Table 1 Classification of main deposits (area) in Shoushan orefield

寿山盆地包括叶蜡石、明矾石、高岭石-地开石、伊利石等系列矿物，属高铝非金属矿床系列。高铝非金属矿床系列除以上矿物外，还有刚玉、(硬)水铝石、红柱石-矽线石-蓝晶石等，这些矿物在寿山盆地内或多或少都有产出，但均规模较小，特别是矽线石-蓝晶石仅偶见于加良山矿区，不能形成独立的矿床。

依据成矿作用，寿山石成矿一般认为与火山热(气)液作用有关，属于内生矿床。依据成矿方式和产出的差异，又可进一步分为热液交代型、热液充填型及热液交代-充填型。寿山盆地的田坑石多数学者[4]归为外生风化沉积型矿床，但究其本质还是内生作用的结果，它既不是风化作用，更不是沉积作用的产物，风化作用如由花岗斑岩风化淋滤为高岭土，沉积作用形成如煤、水泥灰岩等。田坑石与山坑石相比，既没有发生化学变化亦没有明显物理变化，只是由于风化剥蚀、重力、水流作用，其位置发生了迁移或改变(部分表面因氧化形成“石皮”，但其内部物质成分与结构构造未发生改变)。

根据矿物组合及蚀变特征，浅成低温热液型矿床可划分为高硫化型和低硫化型，明矾石是高硫化型矿床中典型矿物。据此寿山矿田火山热液型矿床，还可进一步划分为高硫型(以峨嵋为代表)、低硫型(以老岭为代表)和无硫型(以高山为代表)3个亚类型。

此外，以矿床距离火山气液源(火山口)远近为依据，可划分出近火山热液型(以加良山矿段为代表)、中火山热液型(以高山矿区为代表)和远火山热液型(以旗山外围为代表)矿床组合。

3 若干问题讨论

寿山石研究，尤其是矿物学等方面的研究取得了极大进展，但在成矿地质条件及成因研究方面相对薄弱，寿山石不同品种在空间上分布组合的规律性矿物组合特征的变化及差异原因认识不足，制约寿山石找矿的地质因素仍然较多，笔者梳理一些主要问题讨论如下。

3.1 地层划分、对比及时代

小溪组是福建省区测队(6)福建省区测队.1∶20万福州市幅区域地质调查，1977.开展1∶20万福州市幅区域地质调查时建立的地层单位，标准剖面在古田小溪，其原始定义是代表福州地区晚侏罗世晚期一套陆相盆地沉积、火山碎屑沉积-火山喷发岩系。分上、下2个岩性段，下段为沉积岩类、火山碎屑沉积岩类夹熔岩，平行不整合于南园组之上；上段为深紫灰、灰、灰黑色中酸性、酸性火山碎屑岩、熔岩夹凝灰粉砂岩等，其上被石帽山群角度不整合覆盖。《福建省区域地质志》[40]认为小溪组与西部坂头组生物群组合特征基本相似，将二者统称为坂头组，时代仍置于晚侏罗世晚期。

此后，省内专家认识到东、西部岩石组合差别较大，《福建省岩石地层清理》[41]仍沿用小溪组，划分2个岩性段，时代置于晚侏罗世-早白垩世早期；《1∶5万白沙、潘渡幅区域地质调查报告》⑤依寿山盆地岩石组成将其划分为3个岩性段，将时代划归早白垩世早期；1∶25万福州市、周宁县等幅区调(7)福建地质调查研究院.1∶25万福州市、周宁县等幅区域地质调查报告，2007.及林敏[42]将小溪组划分为5个岩性段，时代亦置于早白垩世早期。小溪组是介于中国东部上、下火山岩系之间的地层层位。下火山岩系南园组分布最广，火山作用最为强烈，其代表中国东部由挤压向伸展转换体制下的大规模火山作用；上火山岩系石帽山群局限于一些早白垩世火山盆地内，代表造山后伸展-走滑机制下的强烈火山活动[43]。

寿山盆地岩石地层组成相对简单，但仍需要理清以下问题。

(1)已有的学术论文、寿山石文化著作、区调报告、矿区勘查报告等对寿山盆地地层沿用不同的名称，或称坂头组、或称小溪组，或称南园组。笔者认为应坚持岩石地层划分准则，采用其原始定义和原始划分为小溪组较为合理，这也是近年来较一致的认识。

(2)段的划分。段是低于组的岩石地层单位，正式命名的段需具有与组内相邻岩层明显不同的岩性特征，分布范围要广且具有区域可对比性，代表组内具有明显岩性特征的一段地层。寿山盆地内段级划分较不统一，有划分为2个段(上、下段)、3个段或5个段。笔者认为，还是应坚持其原始划分为上、下2段较为合理，下段以沉积或火山碎屑沉积岩为主，上段以火山碎屑岩或熔岩为主，这在福建省东部具有广泛的一致性和可比性。例如，寿山盆地局部火山喷发间隙的沉积夹层，局部孤立的火口湖相的薄层沉积，没有区域可对比性，在地质图上只能作为非正式的填图单位进行表达，而不应作为正式段级地层单位。

小溪组是叶蜡石或寿山石矿最主要的含矿层位，划分非正式的填图单位亦具重要意义。据岩石组合、岩浆演化及含矿性，可将寿山盆地小溪组上段，划分为酸性火山岩、酸(偏碱)性火山岩2个非正式岩性段。酸性火山岩段是寿山盆地的主体和寿山石的主要赋矿层位；酸(偏碱)性火山岩段仅见于高山顶部，而与成矿关系不密切。

(3)形成时代。或置于晚侏罗世、晚侏罗-早白垩世、早白垩世或早白垩世早期等，小溪组缺少确切的、高精度同位素年代学数据(如单颗粒锆石U-Pb定年等)，对成矿阶段划分、成矿时代约束及矿床成因研究等有一定影响。郑芬[44]据邻近古田小溪组下段沉积岩中的孢粉化石组合特征，研究认为与中国南方白垩纪饱粉组合序列中的Classopollis-Cicatricosisporites-Tricolpopollenites带相当，地质时代归为早白垩世巴列姆期，较为可信。

3.2 矿田构造体系及控矿作用

矿田构造是研究在矿田范围内，控制矿床形成、改造和空间分布的地质构造要素的总和，在指导地质勘查和预测找矿方面取得了很大的成功[45]。寿山盆地不仅是一个晚中生代过渡阶段(相对于上、下火山岩系)的火山喷发盆地，由于次生石英岩化的普遍性和工业级叶蜡石、明矾石及寿山石矿的聚集分布，实质上是一个由若干高铝系列矿床组成的矿田(寿山矿田)。本矿田构造体系主要包括北东东向断裂、北西向断裂及其次级断裂、裂隙，以及火山构造、基底岩浆侵入构造等要素，这些构造级次、序次、组合关系及对成矿的控制作用，是寿山石成矿研究、勘查、找矿预测最重要的地质问题。

(1)北东向构造控盆。寿山盆地由北东和北西向断裂控制，总体具有“北东向控盆(寿山盆地)、北西向控岩(火山岩)”的特点。福建省区域性北西向构造与北东(东)向造结点部位，不仅是晚中生代构造-岩浆作用最活跃的区域，亦是成矿最有利的区域，全省已发现的与火山作用有关的矿床无一例外的都分布在这些区位[46]。北东向构造包括寿山盆地南缘的贵安-叶洋、北缘的灵峰-点洋北东东向断裂带(盆地的边界断裂)，控制了寿山盆地形成与演化，是寿山矿田级次最高的构造。但其运动学和动力学特征，以及如何控制盆地形成和多阶段演化的作用机制并不清楚，是伸展、伸展-走滑，还是走滑(兼具拉分)作用的机制？

(2)北西向构造控岩。北西向断裂是控制盆地内火山作用及其演化的构造，如前所述，盆地内由北东往南西依次为双贵山-台尖山、山仔濑-东雁、寿山-峨嵋、邱里-北峰4条近于等距平行分布、斜贯全区。Ⅴ级火山机构和火山群(破火山组合体)沿北西向呈串殊状展布，严格受北西向断裂控制。其中山仔濑-东雁、寿山-峨嵋2条北西向断裂尤为重要。此外，北西向断裂或隐伏北西向断裂是热液上升的通道，也是热液沉淀和交代的场所，其次级断裂或裂隙，分支和交叉部位，以及叠加之上的火山断裂可能是赋矿空间。

(3)火山构造控矿。火山构造对矿床的定位控制特别重要，火山构造洼地、破火山组合体(破火山口)等与长期活动的基底断裂复合部位往往控制了矿田，矿体。由表1可知，寿山盆地火山群或破火山组合体控制了矿床的产出，Ⅴ级古火山机构控制了具体的成矿地段。一些主要矿床如峨嵋、高山、旗山等均由相应的火山构造控制。寿山矿田的峨嵋等矿床均位于火山通道或近火山通道的部位，它们的矿化富集程度、矿化类型、成矿元素组合以及蚀变类型均以火山通道为中心呈现水平分带性。Ⅴ级火山机构的放射状、环状断裂、岩相界面等是控制矿体的构造。容矿次生石英岩体在空间分布上都与火山构造密切相关。

(4)基底岩浆侵入构造。盆地内部及边缘广泛分布早白垩世二长花岗岩、正长花岗岩及碱长花岗岩等。这些后期的岩浆作用与寿山石成矿可能具有一定的关系，为多阶段成矿提供了物质(流体)热源，尤其是对后期热液充填型矿脉的影响可能较大。

(5)后期叠加与改造。北西或其它断裂的次级断裂、裂隙等与火山构造的叠加等对成矿作用，其分支和交叉部位以及叠加之上的火山断裂是赋矿空间，是矿体的定位空间。寿山矿田内次生石英岩化十分发育，存在多期的热液叠加与改造，尤其是对充填型矿产有重要影响。但火山构造与区域构造联合、复合等控矿方式，多期多阶段叠加与改造成矿过程机制尚要加强研究。

(6)矿田控矿构造体系研究。综合分析基底构造、岩浆构造和断裂构造特征，编制矿田建造-构造图，建立寿山矿田构造体系(一级构造、二级构造等)，研究构造分带特征(垂直分带性和水平分带性)等工作薄弱环节。构造活动既是驱动含矿流体运动的动力，断层、裂隙等，又是含矿流体运移的通道和矿石堆积场地。研究工作中要把成矿的物质条件和构造条件结合起来，将构造和矿床成因、构造应力场与地球化学场、成岩成矿过程中物质的迁移和聚集、构造应力场的形成演化历史结合起来进行研究，以便深入探索构造活动与成矿作用之间的内在联系，深入认识寿山矿床的形成环境和形成机理。

寿山矿田提供了矿田构造研究的良好实例，按照北东向构造控盆(寿山盆地)-北西向断裂控岩(火山岩及火山作用)-火山机构控矿(矿床)-火山断裂(包括岩相界面、火山通道等)控体(矿体)-叠加与改造(基底侵入岩及后期断裂)的模式进行调查研究可大大推进本地区成矿的认识和指导找矿预测工作。

3.3 蚀变矿物组合与分带

酸性或中酸性(以酸性为主)火山岩在受到热气液作用后常常产生蚀变岩石，该类岩石常以次生石英为主，伴生矿物富集可形成叶蜡石、高岭石、伊利石、明矾石、红柱石等矿床，这些类型的矿床属高铝非金属矿床系列，是典型的次生石英岩石组合。据统计，次生石英岩型非金属矿床中的蚀变矿物已达45种[47]。

寿山矿田内出现的次生石英岩型蚀变矿物有20余种，主要有(次生)石英、叶蜡石、高岭石、地开石、明矾石、伊利石、(硬)水铝石、红柱石、绢云母、黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿，偶见玉髓、长石、水白云母、铝绿泥石、绿帘石、绿泥石、刚玉、金红石、重晶石、萤石、方解石、沸石类、磁铁矿等，在峨嵋矿区还偶见有矽线石、蓝晶石等。与寿山石密切相关矿物主要有叶蜡石、地开石、高岭石、绢云母、伊利石、水铝石、明矾石、石英等。寿山矿田通过1∶5万区域地质调查⑤，在加良山、旗山、黄巢山、高山-都腾坑等地都发现了多条次生石英岩化带(次生石英岩体)，但寿山矿田次生石英岩化矿物组合及分带研究基础相对较少，仅在峨嵋、寿山等矿区在叶蜡石矿勘查过程中开展过少量的围岩蚀变及分带研究工作[34]。

次生石英岩化不同蚀变矿物组合构成蚀变矿物相[47-49]。从高温到低温蚀变次生石英岩体内，蚀变矿物共生组合较为复杂。根据寿山矿田不同矿段占优势的蚀变矿物相(类似于特征标型矿物)“理想”分带序列可以初步划分为：刚玉(如旗山矿段)-红柱石相、水铝石-明矾石相、叶蜡石相、高岭石-地开石相、伊利石(水云母)相和简单次生石英岩相等，各相中发育不同的蚀变矿物共生组合。寿山矿田各蚀变矿物相在容矿次生石英岩体内的分布从已有资料分析，初步可以划分为三种分带现象：(1)由高、中、低温相高硫-高铝矿物系列组成的垂直分带(如加良山矿段)；(2)由中温、中-低温相高铝矿物系列组成的线型侧向对称或不完全对称分带；(3)由中低温相高铝矿物组成的侧向水平分带等。上述各蚀变矿物相分带受控于火山构造，分别产于火山机构的不同部位(如火山活动中心-通道、放射状-环状裂隙发育处、复合火山弯窿边缘)。

次生石英岩化的矿物组合和蚀变分带是研究寿山石成矿地质条件、矿床成因和找矿预测的根本工作，也是寿山石矿床自然类型分类的基础。笔者根据寿山矿田蚀变矿物组合特征，结合前人有关中国东部次生石英岩型蚀变矿物划分，初步将寿山矿田次生石英岩型蚀变矿物相及分带进行划分(表2)。结合表1和表2可以很好地解释寿山矿田品种分布特征。

表2 寿山矿田次生石英岩型蚀变矿物相及分带Table 2 Altered mineral facies and zoning of secondary quartzite in Shoushan orefield

3.4 火山岩性岩相对成矿控制作用

火山岩岩性、岩相特征是影响蚀变矿化类型和强度的主要因素。蚀变矿物形成次生石英岩型矿床的原岩主要为酸性火山碎屑岩(相当于“矿源层”)。火山碎屑岩的蚀变与矿化比熔岩更为有利，火山碎屑岩主要为凝灰结构，它具有胶结疏松、孔隙度高、裂隙发育和渗透性好等特点，有利于成矿溶液的流动和循环。此外，富含粒度细小的火山灰与火山玻屑，处于不稳定状态，有利于各种化学成分的分解、调整和组合，有利于蚀变矿化作用。因此，火山碎屑岩比化学性质稳定、韧性强的泥质细碎屑岩、流纹岩等裂隙发育、岩石孔隙连通性好，有利于盆地流体的循环流动，促进水-岩反应发生。流纹质凝灰岩、含晶屑(玻屑、岩屑)凝灰岩、含火山角砾晶玻屑凝灰岩、弱熔结凝灰岩等，是理想的岩石组合类型。

蚀变矿物的形成主要是火山气液对长石类矿物(晶屑、岩屑等)、胶结火山灰(玻质)、暗色矿物(如黑云母)的蚀变交代作用。研究表明[47、49]长石类矿物可以被刚玉、红柱石、水铝石、硬石膏、明矾石、白云母、绢云母、叶蜡石、地开石、高岭石、伊利石、绿泥石、石英、黄铁矿、金红石和碳酸盐类矿物等交代，通常先沿其边缘、裂隙发生交代，逐渐形成各种残留状结构，继而形成轮廓清楚交代假象结构，直至显示斑点状或浸染状构造。

从火山作用类型(火山岩相)看，普林尼型火山活动最强烈，碎屑流之灰云堆积亚相、空落堆积相有利于次生石英岩化的发生，与次生石英岩带的分布位置一致；火山通道相是热液上升的通道，流体作用规模和时间长，热液活动最强烈的地方，如峨嵋矿区直接表现为火山通道相潜火山岩体外接触带蚀变与矿化，火山通道相是次生石英岩化集中的区域。而溢流相流纹岩等熔岩相对更加稳定、致密的物质组成，不利于交代成矿；火山碎屑-沉积相、涌流相泥岩、硅质岩等因屏蔽作用而不利于交代作用发生。

从寿山矿田看，小溪组第二段酸性火山碎屑岩是寿山石矿的主要赋矿层位。猴柴磹、柳岭、大山、旗降、关音山、虎口、柳坪、旗山等矿区层状、似层状叶蜡石、明矾石矿体主要产于第二段中部的流纹质(含角砾)凝灰岩中；峨嵋矿区层状、似层状叶蜡石、明矾石矿体则产于第二段下部的流纹质(含)角砾凝灰岩中；寿山石矿体也全部产于第二段酸性火山碎屑岩中，各矿区中均有产出，以产于第二段上部流纹质(晶屑)凝灰岩中的高山矿区寿山石质地为最佳。而第三段酸(偏碱)性火山(熔)岩而未见次生石英岩化，酸偏碱性熔岩不利于成矿。以上推断的认识与寿山矿田的实际情况基本一致。

3.5 矿床成因及作用机制

寿山盆地包括叶蜡石、明矾石、高岭石-地开石、伊利石等系列矿物，依据成矿作用，寿山石等成矿一般认为与火山热(气)液作用有关，属于内生矿床。依据成矿方式和产出差异，又可进一步分为热液交代型、热液充填型及热液交代-充填型。

决定寿山石矿床成因的基本因素，主要包括成矿地质条件(矿田构造体系)和成矿物质来源等。酸性火山碎屑岩、火山构造及叠加的断裂构造裂隙系统，以及热源、水源等是蚀变成矿的基本地质条件；从H-O同位素组成看，以大气降水为主的循环地下水是成矿溶液中介质水的最主要来源，蚀变矿物相及分带是火山岩原岩组分在P-T和pH梯度影响下去硅增铝，以及碱(土)金属元素部分淋失的结果。但总体来看，对寿山石矿床成因及作用机制的认识还比较肤浅，主要问题如下。

(1)成矿的物理化学条件，尤其是温压条件问题。寿山矿田内积累了部分H-O同位素、硫同位素资料，但对成矿的温压条件、形成深度等缺乏更多的了解。杨献忠等[36]研究了寿山叶蜡石矿床中叶蜡石的多型及其转变，对寿山叶蜡石矿床形成的P-T条件进行了初步探讨；甘怡绚[7]认为：地开石型寿山石的形成温度为130～260 ℃,叶蜡石型寿山石的形成温度为273～330 ℃。

根据Al2O3-SiO2-H2O体系的实验结果表明[50]，在0.1 GPa下，叶蜡石在273 ℃下不稳定，随着压力降低，叶蜡石可能仍然处于亚稳定状态；在相同压力下，高岭石-叶蜡石-石英组合的形成温度为273±10 ℃ ，叶蜡石-水铝石-红柱石组合的形成温度为337±10 ℃，水铝石-刚玉组合的形成温度为394±10 ℃。由矿物共生组合结合Hemley的温压曲线图[50]可知，红柱石-叶蜡石的相平衡转换点的温度约为405 ℃，压力为0.26 GPa；地开石-叶蜡石组合的形成温度约为285 ℃，石英-地开石-叶蜡石的形成温度约为260 ℃。由此孙旎等[13]推断加良山寿山石的成矿温度为285～405 ℃，压力小于0.26 GPa。

次生石英岩化的蚀变矿物组合及其分带既是火山构造空间格局的反映，也是矿物(组合)形成时P-T条件的反映。寿山矿田内矿物组合相当复杂，矿物组合中可能还包含有复杂的进变和退变作用过程，局部还发现有蓝晶石、矽线石等具有标型(反映P-T条件)意义的变质矿物。因此，其形成的压力条件很可能不是多数研究者认为的在1 Kpa以下。上覆屏蔽层是很重要的成矿地质条件，否则热液易扩散和流失，不利于发生交代或充填成矿作用，成矿时P-T条件是相当复杂的。

(2)成矿热液来源(成矿流体)问题。次生石英岩化是热液交代作用的结果，寿山石成因可归为热液型矿床。但热液(流体)来源于何处是需要深入讨论的问题：一是来自于同时期火山喷发作用热气液，与火山碎屑岩同时或略滞后(可能性小，开放环境下扩散不能够保存)；二是火山喷发作用后期，火山口塌陷后形成放射状或环状断裂体系，岩浆期后的热液上升在火山通道或沿断裂系统交代或充填(但缺少上升的动力，温差可驱动流体运移)；三是塌陷的火山重新复活，伴随的火山热气液沿构造裂隙上升而发生交代作用；四是可能来自于深部隐伏的花岗岩热液或热液叠加改造作用。寿山盆地内部及边缘广泛分布早白垩世侵入岩，无疑为次生石英岩化的持续发生提供了巨大的热源或物源。深入研究成矿热液来源问题可以正确认识成矿阶段、期次和成矿时代，对指导成矿预测和找矿亦具有重大意义。

(3)充填型矿床的形成条件。与交代型显然不同，充填型质量好，明显受断裂或裂隙控制，主要见于北西向的次生断裂裂隙及其与火山断裂的复合、汇合和交合等部位，与围岩有清晰的界线。充填型成矿可能与断裂作用的活动性关系更加密切，但其成矿物质或热液与交代型是否同源(时)，还是不同期次的成矿作用？断层泥或构造角砾岩与火山碎屑岩相比(成分是相同的)，更有利于热液交代作用(热液量更充足)的发生(寿山石中部分冻石由断层泥交代成因，或蛇鲍石、豹皮冻等由角砾岩交代成因)，但是否存在多期次的热液叠加作用？亦有可能不存在充填型矿产，只是被交代物质差异所致。

(4)成矿作用机制及蚀变矿物的转化过程。叶蜡石、地开石、高岭石和绢云母、伊利石等寿山石矿物的形成与稳定取决于pH、水介质中阳离子的种类及离子浓度。Si与Al的互为迁移、调整、碱(土)金属的淋失和地表水的直接参与，对次生石英岩蚀变成矿作用具有重要意义。火山气液的初级阶段一般呈酸性-强酸性，这种介质条件对刚玉、红柱石和硬水铝石的形成有利。寿山峨嵋叶蜡石矿床中往往有姜仁状、团块状的刚玉、红柱石和硬水铝石等矿物[34]。在成矿作用初期的酸性-强酸性火山气液作用下，逐渐交代淋滤出含矿火山岩建造中的碱(土)金属组分，对酸性-强酸性火山气液起到中和作用，使火山气液变为酸性-弱酸性，是形成后期叶蜡石、高岭石等的前提。因此，寿山矿田早期主要是富铝矿物刚玉、红柱石和硬水铝石的形成，是热液交代围岩结果(即硬水铝石成矿阶段)。此外，富硫矿物明矾石形成、富钾矿物伊利石、绢云母等也有可能是未经叠加改造阶段直接交代围岩形成的矿物。容矿次生石英岩主体形成后，还常有气液活动的叠加，后期叠加蚀变成矿作用主要表现为中低温高铝矿物的团脉状充填和早期形成的高温、中-高温相矿物的退化蚀变以及中-低温相矿物的相互转变等。

4 结论

寿山石是中国传统“四大印章石”之一，国内外久负盛名。对寿山石的研究历史悠久，但更多是集中在矿石分类及主要品种的矿物学和宝石学研究。有关寿山石成矿地质条件及成因研究相对薄弱，这较大地制约了寿山石矿的勘查、潜力评价和找矿预测工作，乃至矿物学方面疑难问题的解释。

(1)在成矿地质条件方面，寿山早白垩世火山喷发盆地(寿山矿田)的小溪组第二段酸性火山碎屑岩是成矿的物质基础，提出了北东向构造控盆(寿山盆地)-北西向断裂控岩(火山岩及火山作用)-火山机构控矿(矿床)-火山断裂控体(矿体)-叠加与改造(基底侵入岩及后期断裂)的成矿与控矿模式。

(2)次生石英岩化的矿物组合和蚀变分带是研究寿山石成矿地质条件、矿床成因和找矿预测的根本工作，也是寿山石矿床自然类型分类的基础，讨论建立了寿山矿田次生石英岩型蚀变矿物相及矿物组合分带，划分出伊利石相、高岭石(地开石)相、叶蜡石相、水铝石-明矾石相、刚玉-红柱石相等5个蚀变矿物相，和简单次生石英岩、伊利石-石英、地开石-高岭石-石英、高岭石-叶蜡石、水铝石-明矾石-黄铁矿、水铝石-红柱石-刚玉等6个蚀变矿物组合分带。